ОПИСС / Лекции / ЛК 04 Двусторонняя передача сигналов

Двусторонняя передача сигналов

Необходимость построения двухсторонних каналов. Структурные схемы двухсторонних каналов с двухпроводным окончанием. Необходимость применения развязывающих устройств (РУ).Одиночная замкнутая система, возникновение цепи обратной связи, запас устойчивости. Трансформаторная ДС. Номинальные измерительные уровни канала тональной частоты

К большинству систем связи предъявляется требование обеспечения одновременной и независимой передачи сигналов в двух направлениях - требование двусторонней связи. Для организации двусторонней связи используются два канала однонаправленного действия, образующих двунаправленный четырехпроводный канал (Рис. 4.1). Проходящие через однонаправленный канал сигналы усиливаются (S_А-Б и S_Б-А).

Рис. 4.1. Канал двустороннего действия

Двунаправленный двухпроводный канал образуется из четырехпроводного при помощи развязывающих устройств (РУ). Зажимы 1-1 РУ называют линейными. Прохождение сигналов от линейных зажимов РУ станции А к линейным зажимам РУ станции Б, а также в противоположном направлении показаны на Рис. 6.19 с помощью сплошной и штриховой линий.

Затухание сигналов между линейными зажимами станций А и Б называется остаточным затуханием двухпроводного канала а_ОСТ = а_1-2 - S_А-Б(Б-А) + a_4-1. Желательно, чтобы а_1-2 и a_4-1 были минимальны.

Основная трудность при организации перехода от четырех- к двухпроводному каналу с помощью РУ состоит в появлении петли обратной связи (ОС). Сигнал, попадая в двухпроводный канал, начинает циркулировать по петле ОС, что приводит к искажениям формы сигналов и в пределе - к самовозбуждению канала.

Затухание, которое претерпевает сигнал, проходя от зажимов 4-4 к зажимам 2-2 РУ, называется переходным a_ПЕР.

Затухание по петле ОС, равное сумме всех затуханий и усилений, a_ОС = a_ПЕР1 + a_ПЕР2 - S_А-Б - S_Б-А носит специальное название - запас устойчивости. Если a_ОС 0, то канал неустойчив и самовозбуждается.

В качестве РУ в современных системах передачи широко используется дифференциальная система (ДС), выполненная на основе симметричного трансформатора со средней точкой (Рис. 4.2) (полуобмотки и идентичны). В состав ДС входит сопротивление Z₃, называемое балансным. Оно приближенно отражает свойства входного сопротивления абонентской линии.

Рис. 4.2. Схема трансформаторной ДС

К ДС предъявляются требования минимального затухания в рабочих направлениях и максимального переходного затухания. Данные требования выполняются при соблюдении так называемого условия баланса ДС. Условием баланса ДС в направлении 4-4  2-2 является равенство входного сопротивления абонентской линии и балансного сопротивления Z_ВХ=Z₃. Условием баланса ДС в направлении 1-1  3-3 является равенство входного сопротивления первой полуобмотки дифференциального трансформатора и входного сопротивления направления приема четырехпроводного канала Z_ВХ.ТР.=Z₄.

В случае сбалансированной ДС мощность входных сигналов, подводимых к зажимам 1-1 и зажимам 4-4, передается на соответствующие выходные зажимы 2-2 и 1-1 не полностью, а лишь частично, и входные сигналы испытывают так называемые рабочие затухания ДС а_4-1 = а_1-2 = 10lg2 = 3дБ. В реальных ДС за счет неидеальности трансформатора рабочие затухания несколько больше.

Переходное затухание реальной ДС также является конечной величиной. Оно зависит, в основном, от точности равенства входного сопротивления абонентской линии и балансного сопротивления. Точно выполнить это равенство на практике не представляется возможным, поскольку к одной и той же ДС могут подключаться абонентские линии с существенно различающимися характеристиками. В то же время характеристики балансного сопротивления являются постоянной величиной. Балансное сопротивление (балансный контур) обычно выполняется в виде последовательно включенных резистора сопротивлением 600 Ом и конденсатора емкостью 1 мкФ. Поэтому величина переходного затухания реальных ДС обычно не превышает 20..40 дБ.

Канал тональной частоты

Стандартный канал ТЧ. Канал тональной частоты (ТЧ) является единицей измерения емкости систем передачи и используется для передачи телефонных сигналов, а также сигналов данных, факсимильной и телеграфной связи. Такой канал включает в себя двухпроводное окончание и четырехпроводный тракт. Дифсистема (ДС) служит для перехода с четырехпроводного тракта к двухпроводному окончанию. Удлинители в двухпроводном окончании имеют затухание 3,5 дБ и называются транзитными. Характеристики канала ТЧ нормируются рекомендациями МСЭ-Т серии М. В нашей стране требования МСЭ-Т уточняют "Нормы на электрические параметры каналов ТЧ магистральной и внутризоновых первичных сетей", введенные в действие приказом Министерства связи № 43 от 15.04.96. Рассмотрим основные характеристики канала ТЧ.

Нормированные (номинальные) измерительные уровни в стандартных точках канала ТЧ составляют (Рис. 4.3): на входе канала 0 дБм, на выходе транзитного удлинителя минус 3,5 дБм, на входе четырехпроводного тракта минус 13 дБм, на выходе четырехпроводного тракта 4,3 дБм, на входе транзитного удлинителя минус 3,5 дБм и на выходе канала минус 7 дБ.

Рис. 4.3. Номинальные измерительные уровни канала

Входное Z_ВХ и выходное Z_ВЫХ сопротивления канала ТЧ равны 600 Ом. Отклонение входного и выходного сопротивлений от номинального Z_Н оценивается коэффициентом отражения или затуханием несогласованности (отражения) , где Z_Р - реальное значение cопротивления. Значение не должно превышать 10%.

Остаточное затухание канала. Это есть величина, равная разности суммы затуханий и суммы усилений в канале: . Остаточное затухание канала ТЧ составляет 7 дБ. Максимальное отклонение во времени на одном транзитном участке не должно превышать 2,2 дБ с вероятностью 0,95.

Вопросы для самоконтроля

1.Необходимость организации двухсторонних каналов. Основные проблемы.

2.Назначение развязывающих устройств при организации двухсторонних каналов, требования предъявляемые к ним.

3.Поясните физическую сущность балансного затухания трансформаторной дифференциальной системы.

4.Обясните работу схемы трансформаторной ДС.

5.Поясните физическую сущность таких понятий, как запас устойчивости и устойчивость.

6.Причины искажений от обратной связи в одиночной замкнутой системе, их оценка и способы снижения.